制备薄过滤介质的方法
【技术领域】
[0001] 本公开整体涉及过滤，更具体地讲，涉及制备在滤芯、过滤组合件或滤筒中用于去 除流体流（如空气和液体）中的污染物的薄过滤介质的方法，以及制备此种薄过滤介质的 方法。
【背景技术】
[0002] 流体流（如空气流、气流和液体流）中经常会含有污染物。例如，流向发动机、燃 气轮机、燃烧炉、发动机润滑系统、液压系统、冷却剂系统和燃料系统的流体流携带有粒状 污染物，这些粒状污染物应该被滤掉。
[0003]目前可使用纤维组成和加工方法不同的过滤介质来去除此种流体流中的某些或 全部污染物。过滤介质通常是多孔材料，在捕捉介质中的污染物的同时能够让流体从介质 中流过。特别是，目前已经针对褶状滤芯开发了宽泛范围的介质，这些滤芯扩展能够捕捉污 染物的介质的有效表面积。除了具有良好的粒状污染物去除特性之外，合适的褶状过滤介 质通常具有高强度，并在制造、存储和使用中保持了（或基本保持了）过滤介质的褶皱。
[0004] 近年来，已经开发出了褶状构型的替代品，结合一系列介质槽纹形片材使用，当从 滤芯的上游（"脏"）侧流到滤芯的下游（"干净"）侧时，流体从一个片材流到另一个片材。 这种流体一般被称为"z流体"，带有槽纹形介质的过滤器有时称为"z流体元件"。z流体 元件实例公开于已转让给Donaldson Company, Inc.的美国专利No. 8, 241，383中。在某些 z流体结构中，槽纹的特征为具有独特的形状，包含如在相邻槽纹峰之间的槽纹形介质中形 成的槽纹锐锋和/或脊等特征。
[0005] 尽管具有结构化槽纹的介质是很多应用所需的介质，但是现有的很多空气过滤介 质可能难以形成结构化槽纹，在使用中会由于振动而劣化（例如因为撕裂而劣化），或者在 成型后和/或在介质使用过程中槽纹中的峰和脊（或其他结构）不能充分保持其形状。
【发明内容】
[0006] 因此，存在改善过滤介质的需求，需要能够满足如下条件的过滤介质：在没有破裂 或撕裂的情况下易于成型为结构化槽纹；在存储和使用时能够将槽纹形状维持在所需水 平；适用于需要槽纹的峰之间有锐锋和脊的介质结构，以及其他成型结构元件的过滤应用。
[0007] 上述目的以及将显而易见的其他方面，通过提供用于制备湿法成网纤维网形式的 薄而轻的过滤介质的特定方法实现。这种方法要求定义名称为湿Mullen比的变量。湿 Mullen比是介质中树脂固化百分比的指示，这一固化百分比受下游转化器所需的加工条件 控制。应用于过滤介质的湿Mullen比依赖于最终用户的需求。如果需要一种无需进一步 加工或加热（即无需进一步固化）的过滤介质，则60%至80 %的湿MulIen比（优选的是 60 % -75 %，更优选的是60 %至70 % )已能够确保介质柔韧却足够强壮，因而在介质绕成卷 时介质仍能够保持槽纹结构，并且这种比率已能够容许对介质进行进一步加工。然而，如果 在成褶/开槽工艺中进行了额外的固化，则可以使用更低的Mullen比。通过这一工艺，可易 于获得具有如下特性的薄过滤介质：厚度为15密耳（0. 38mm)或更小（优选的是介于6至 15密耳（0. 15-0. 38mm)之间），更优选的是介于8至15密耳（0. 20-0. 38mmm)之间；总重为 约35至45镑/3000平方英尺（57-73g/m2);纵向抗撕强度为至少每16层50克（490mN)， 横向抗撕强度为至少每16层60克（590mN);足够多孔，能够在阻挡不良污染物的同时实现 至流体的合适渗透性。
[0008] 实现上述特性的过滤介质包括占过滤介质重量的重量百分比为70重量％至92重 量％ (优选的是81重量％至87重量％ )的纤维共混物，以及树脂粘结剂；其中树脂粘结剂 优选地包括具有交联剂的酚醛树脂粘结剂，并且树脂粘结剂占过滤介质重量的重量百分比 为8重量％至30重量％ (优选的是13重量％至19重量％ )。
[0009] 过滤介质中的纤维共混物包括纤维素纤维和合成纤维，其中，纤维素纤维占纤维 共混物重量的重量百分比为约80重量％至100重量％ (优选的是约82. 5重量％至约96 重量％ )，合成纤维占纤维共混物重量的重量百分比为〇重量％至20重量％ (优选的是 约4重量％至约17. 5重量％ )。纤维共混物的纤维素纤维成分包括卷曲软木浆料和硬木 浆料，其中，卷曲软木浆料占纤维共混物纤维素成分重量的重量百分比为约50重量％至 约100重量％，硬木浆料占纤维共混物纤维素成分的重量百分比为不超过50重量％。卷 曲软木浆料满足如下条件：当成型为重量为601b/3000sq. ft(98gm/m2)、厚度为16-26密耳 (0. 41-0. 66mm)(更优选的是介于16-23密耳（0. 41-0. 66mm)之间）的手抄纸时，手抄纸的 透气性为l〇〇-175cfm(508-8891/m2s)。合成纤维是优选的聚酯纤维，丹尼尔为1至3,长度 为 1/4 至 1/2 英寸（6. 35-12. 7mm)。
[0010] 过滤介质可利用传统湿法成网造纸设备生产，包括但不限于具有倾斜线材、扁平 长网造纸机金属丝、双丝或真空圆网抄纸机的设备。首先利用这些设备对纤维配料进行脱 7K，形成湿网，然后进行额外加工，包括加热、冷却、涂覆树脂粘结剂，然后固化。根据本文所 公开的方法，形成的纤维配料的纤维组成为80重量％至100重量％ (优选的是80重量％至 95重量％ )的纤维素纤维，以及0重量％至20重量％ (优选的是5重量％至20重量％ ) 的合成纤维。纤维配料的纤维素纤维含量包含至少50重量％的一种卷曲软木浆料，这种卷 曲软木浆料满足如下条件：当仅将其成型为重量为每3, 000平方英尺（98g/m2) 60镑、厚度 为16-26密耳（0. 41-0. 66mm)的手抄纸时，手抄纸的透气性为100-175cfm(508-8891/m2s)。 纤维配料中的纤维素纤维还包括不超过纤维共混物纤维素成分的50重量％的硬木浆料， 优选的是20重量％至50重量％。纤维配料中的纤维可能是经机械研磨引起原纤化。纤维 配料稀释为固体量为〇. 05重量％至0. 3重量％，优选的是0. 05重量％至0. 2重量％，喷射 于造纸机上形成网状材料。接着对网状材料进行干燥，形成干燥片材，并将树脂粘结剂制剂 以片材重量的8重量％ -30重量％、优选的是13重量％ -19重量％涂覆于干燥片材上。树 脂粘结剂制剂优选为具有交联剂的酚醛树脂粘结剂。然后对片材进行干燥和固化，达到所 需的固化状态，即不到完全固化状态。
[0011] 也可在介质中添加额外的纤维和材料，并且用其他纤维和材料代替上文公开的纤 维和材料，为介质赋予其他特性。当结合下列附图考虑优选实施例的【具体实施方式】时，本公 开和本发明的其他目的、特征和优点将显而易见。
【附图说明】
[0012] 图1是生产过滤介质的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0013] 利用本文所述的方法生产的过滤介质具有所需的改善的过滤、强度、抗撕裂性和 透气性特点，形式为相对薄且轻的湿法成网纤维网。这种纤维网可能会在后续步骤中固化， 也可能不固化，其具有20%至90% (优选的是30%至80%，更优选的是60%至80%)的 湿Mullen比，以确保介质足够柔韧，能成型为槽纹结构，并且具有适当的热成型性和强度， 绕成卷时保持槽纹结构，容许进行进一步加工。因此，这种过滤介质可以用于多种多样的过 滤元件，包括需要槽纹形介质的z流体元件、层流滤芯和任何其他需要部分固化的薄介质 的应用。
[0014] 术语"湿Mullen比"用于指示介质的固化程度，需要该程度来维持槽纹、波纹或褶 状结构的形状，并且介质仍然具有进一步缠绕于芯子周围并组装成滤芯或滤筒的柔韧性。 本发明所形成的介质的湿Mullen比（部分固化至所需的不完全固化的固化状态）的计算 方法：用形成的部分固化介质样品的湿Mullen破裂强度除以在烘箱中350 °F (177°C)下 固化了 5分钟的完全固化介质样品的湿Mullen破裂强度，然后乘以100,确定百分率。过滤 介质的完全固化样品将显示具有样品所能呈现的最高湿Mullen破裂强度。
[0015] 湿Mullen破裂强度指示刺穿纤维网所需的压力，以及纤维网的承载能力。在这 个测试中，样品被切成至少2. 5X2. 5英寸（64X64_)，利用非离子表面活性剂浓度量为约 〇. 03重量％的水让样品饱和，将其夹到Mul